Nguyên lý bảo quản và chế biến thủy sản DHCT

Tài liệu đặc biệt. Mọi người xem rồi sẽ biết Chƣơng 1. KHÁI NIỆM CHUNG VỀ THỰC PHẨM THỦY SẢN 1.1. Các quan điểm về thực phẩm và phi thực phẩm 1. 2. Tính chất chung của thực phẩm thủy sản Phần II. NGUYÊN LÝ CÁC QUÁ TRÌNH BẢO QUẢN THỰC PHẨM THỦY SẢN 1. Khái niệm về bảo quản thực phẩm 2. Sự cần thiết của việc bảo quản nguyên liệu thuỷ sản Chƣơng II. NGUYÊN LÝ BẢO QUẢN THỰC PHẨM THỦY SẢN THỨ NHẤT 2.1. Khái quát về nguyên lý bảo quản thứ nhất 2.2. Các tác nhân gây hƣ hỏng thực phẩm thủy sản 2.3. Ứng dụng nguyên lý trong các phƣơng pháp bảo quản thực tế sản xuất Chƣơng III. NGUYÊN LÝ BẢO QUẢN THỰC PHẨM THỦY SẢN THỨ HAI

PHẦN I KHÁI NIỆM CHUNG Chương 1 KHÁI NIỆM CHUNG VỀ THỰC PHẨM THỦY SẢN

1.1 Các quan điểm về thực phẩm và phi thực phẩm

Trong thực tế có sự nhận thức của con người khác nhau về phần ăn được hay còn gọi

là thực phẩm và phần không ăn được (phi thực phẩm) Tuy nhiên quan niệm con người về sự

phân biệt này lại không giống nhau, và thay đổi theo nhiều nguyên nhân do đặc điểm sinh học của mỗi người hoặc do nhận thức khác nhau (địa phương, tập quán, tôn giáo, nhận thức khoa học…)

Thông thường, ngươi ta phân loại ra:

+ Thực phẩm: rau, trái, thịt, cá, đậu, tôm…

+ Phi thực phẩm: đá, xương, gỗ, vỏ, da, lông, …

Tuy nhiên, trong thực tế có sự lẫn lộn giữa 2 loại này Và nhờ có tri thức mà con người phân biệt được phần nên ăn hay nên tránh ăn và loại ra phần không có lợi

b Độ chặt chẽ của thịt cá

Độ chặt chẽ của thịt cá được sử dụng để đánh giá phẩm chất của cá

Thịt cá chặt chẽ nghĩa là có độ đàn hồi cao tức là cá còn tươi tốt

Độ đàn hồi của cá sau khi chết trong một thời gian nhất định sẽ tăng lên đến cực đại rồi sau đó giảm xuống, trong giai đoạn này chất lượng của cá vẫn đảm bảo tốt

Độ chặt chẽ của cá gắn liền với quá trình tê cứng và thối rữa của cá

c Khối lượng riêng

Trong cơ thể cá, nước chiếm một tỷ lệ rất lớn khoảng 80% Những phần còn lại trừ

mỡ ra thì đa số có khối lượng riêng gần bằng nước Vì vậy, khối lượng riêng của cá gần bằng

1

Khối lượng riêng của cá còn thay đổi theo nhiệt độ của thân cá

d Điểm băng

Điểm băng của cá là nhiệt độ bắt đầu kết băng khi làm lạnh cá

Điểm băng của cá chỉ thấp hơn ở 0oC một ít

Điểm băng của các loài cá trong khoảng -0,6oC đến -2,6o

C

Các nhân tố thời vụ, phương pháp đánh bắt, hoàn cảnh sinh sống, tuổi tác, thời gian và phương pháp bảo quản đều ảnh hưởng đến điểm băng

Trong quá trình cá bị đông lạnh điểm băng của chúng hạ dần đến khi toàn bộ nước trong cơ thể cá đóng băng hết tức là đạt đến điểm cùng kết tinh Nhiệt độ của điểm cùng kết tinh trong thịt cá và các động vật thuỷ sản khoảng -55oC đến -60o

C

e Nhiệt dung riêng (tỷ nhiệt) C (kcal/kg o C)

Là lượng nhiệt thu vào (hoặc tỏa ra) để làm cho một đơn vị vật thể tăng lên (hoặc giảm đi) 1oC với đơn vị là kcal/kg.oC hoặc KJ/kg.o

Cn,Cck : Nhiệt dung riêng của nước và của chất khô trong cá, Kcal/kgoC

W, N : Hàm lượng nước và chất khô trong cá % Trong thực tế, nhiệt dung riêng của cá lạnh đông được tính như sau:

Cc = Cn (1 – B)W + CbBW + Cck(1 - W) Kcal/kgoC Trong đó:

Cck,Cb,Cn: Nhiệt dung riêng của chất khô, của băng và nước trong cá với Cck = 0.334 ; Cb = 0.52 ; Cn = 1 , Kcal/kgoC

W, N : Hàm lượng nước và chất khô trong cá %

B : Lượng nước bị đóng băng (%) – lấy ở nhiệt độ cần tính toán nhiệt dung riêng

Để đơn giản người ta tính nhiệt dung riêng của cá trên và dưới điểm băng theo công thức:

- Nhiệt dung riêng của cá trên điểm băng:

C kg Kcal N

W

100

334

W

100

334

05

0 

Nhiệt dung riêng của cá trước lúc đông kết lớn hơn sau khi đông kết

Nhiệt dung riêng của cá nhiều mỡ được tính:

Cc = 0.35 +0.0016t Kcal/kgoC Nhiệt dung riêng của cá phụ thuộc vào nhiệt độ, hàm lượng nước của cá

o, 1 : hệ số dẫn nhiệt của nước và của chất khô trong cá Kcal/m.h.oC

W, N : Hàm lượng nước và chất khô trong cá %

Hệ số dẫn nhiệt của cá lạnh đông được tính theo công thức:

 (1 )

lg

1

th c

o c

T t

B A

Cc : Nhiệt dung riêng của cá Kcal/kgoC

Ở nhiệt độ thấp hơn 0oC nhiệt hàm của cá được tính:

i2 = WBr + WBCb(t3 – tc) + (1 – B)W.Cd(t3 – tc) + (1 – W)Cck(t3 – tc) Kcal/kg

Trong đó:

W : hàm lượng nước trong cá %

B : hàm lượng nước kết băng trong cá ở nhiệt độ đông kếtcuối cùng tc , %

r : nhiệt kết băng Kcal/kg

Cb,Cd,Cck : nhiệt dung riêng của nước đá, của dịch tế bào và của chất khô trong

D

A B

Sự biến đổi nhiệt hàm của cá phụ thuộc vào nhiệt độ của cá Ở nhiệt độ - 1oC đến –

3oC nhiệt hàm tăng rất nhanh và ở nhiệt độ thấp hơn – 8oC sự biến đổi nhiệt hàm cũng ít

 : khối lượng riêng kg/m3

C : nhiệt dung riêng kcal/kg.oC

1 2 2 Thành phần hoá học của thực phẩm thủy sản

a Khái quát chung

- Thành phần hoá học biểu thị giá trị dinh dưỡng

- Thành phần hoá học của động vật thuỷ sản tương tự như động vật trên cạn và chim

- Thành phần hoá học của động vật thuỷ sản gồm có: nước, protein, lipid, glucid, muối

vô cơ, vitamin, men (enzyme), hormone (kích thích tố), chất ngấm ra, sắc tố

- Hàm lượng lipid ở cá thay đổi đáng kể và tỷ lệ nghịch với lượng nước trong cơ thể

- Sự khác nhau về thành phần hoá học của nguyên liệu có ảnh hưởng đáng kể đến tốc độ

hư hỏng

- Thành phần hoá học của động vật thuỷ sản thường khác nhau theo giống loài, hoàn cảnh sống, trạng thái sinh lý, giới tính, mùa vụ, thời tiết, …

* Các yếu tố ảnh hưởng đến thành phần hoá học:

3 Vị trí trên cơ thể 4 Thời kỳ sinh sản

9 Trạng thái sinh sống 10 Ngoại cảnh

- Trong quá trình chế biến, lipid rất dễ bị oxy hoá khi gặp điều kiện thuận lợi (nhiệt độ, oxy không khí,…) Sản phẩm tạo thành: aldehyt, ceton, xetoacid, … gây mùi ôi, khét khó chịu và làm sản phẩm có màu sẫm tối

* Trong chế biến, người ta phân loại cá theo lượng mỡ như sau:

+ Cá ít mỡ: lượng mỡ < 4% như cá nhám, cá bạc, cá đuối, cá thu,…

+ Cá mỡ vừa: lượng mỡ 4 – 8% như cá chép, cá nục, cá trắm,…

+ Cá nhiều mỡ: lượng mỡ 8 – 15% như cá trích, cá mòi,…

+ Cá rất nhiều mỡ: lượng mỡ > 15% như cá mè, cá mòi dầu,…

Việc phân chia trên chỉ có tính chất tương đối vì lượng mỡ còn phụ thuộc vào thời tiết, mùa vụ, đực cái,… cho nên khi phân hạng phải xem xét cụ thể

Thành phần hoá học của một số động vật thuỷ sản Loài

Species

Thành phần hoá học (g/100g) Composition

Nước Protein Lipid Khoáng

Thành phần hoá học của cơ thịt ở cá gầy và cá béo (%) Nước

Water

Protein Protein

Lipid Lipids

Gluxit Carbohydrate

Khoáng Minerals

* Khi nghiên cứu về giá trị dinh dưỡng, nếu dùng giá trị năng lượng để biểu thị thì khi tiêu hoá hoàn toàn:

1 gam protit toả ra nhiệt lượng 23,64 KJ

1 gam gluxit toả ra nhiệt lượng 39,54 KJ

1 gam lipid toả ra nhiệt lượng 17,57 KJ

b Protein

- Được cấu tạo từ các acid amin

- Protein là thành phần quan trọng và chủ yếu nhất trong thịt động vật thuỷ sản Nó chiếm khoảng 70- 80% tỷ lệ chất khô

- Khi động vật còn sống, protein giữ vai trò quan trọng trong mọi hoạt động sống như sinh trưởng, phát triển, điều hoà hoạt động tế bào Khi động vật chết, dưới tác động của các yếu tố enzyme, nhiệt độ, sẽ bị phân giải thành các acid amin, dưới tác động của vi sinh vật gây nên sự hư hỏng nguyên liệu

- Protein trong động vật thuỷ sản có tất cả các acid amin chủ yếu giống như protein của động vật trên cạn

- Điểm đẳng điện (pI) khoảng 4,5-5,5 Tại đây protein có tính tan kém nhất

- Protein được chia 2 loại: protein đơn giản và protein phức tạp

- Đặc điểm chung của các Protein là rất dễ bị biến tính dưới tác dụng của nhiệt độ, kiềm, muối kim loại nặng,

- Protein trong tổ chức cơ thịt chủ yếu nằm trong sợi cơ, đây là nơi chứa Protein hoàn hảo

* Protein hoàn hảo: là loại Protein có chứa đầy đủ các acid amin cưỡng bức

với tỷ lệ cân đối Các acid amin này có trong thịt động vật, thịt cá

- Protein có thể được chia làm ba nhóm như sau:

+ Protein cấu trúc (protein tơ cơ)

+ Protein tương cơ

+ Protein của mô liên kết

 Protein cấu trúc (structural proteins)

- Chiếm 70-80% (protein cá); 77-85% (protein mực ống)

- Gồm actin, myosin, tropomyosin và actomyosin đảm nhận sự chuyển động của cơ

- Myosin và actin là các protein tơ cơ tham gia trực tiếp vào quá trình co duỗi cơ

- Tan trong dung dịch muối trung tính có nồng độ ion tương đối cao (> 0,5M)

 Protein tương cơ (Sarcoplasmic proteins)

- Chiếm khoảng 25-30% (protein cá); 12-20% (protein mực ống)

- Gồm có myoglobin, myoalbumin, globulin và enzyme

- Tan trong nước và trong dung dịch muối trung tính có nồng độ ion thấp (< 0,15M)

- Hầu hết protein chất cơ bị đông tụ khi đun nóng trong nước ở nhiệt độ trên 500C

- Myoglobin của cá dễ bị oxy hoá thành metmyoglobin

- Khả năng hoà tan

- Các protein tương cơ cản trở quá trình tạo gel

 Protein của mô liên kết

- Chiếm 3-10%

- Gồm có collagen, elastin

- Không tan trong nước, dung dịch kiềm hoặc dung dịch muối có nồng độ ion cao

- Cơ thịt những loài cá có độ bền cơ học cao chứa nhiều collage hơn so với các loài cá

có cấu trúc mềm mại

 Tính ổn định của protein cá

*Cấu trúc protein cá rất dễ thay đổi khi các yếu tố vật lý thay đổi

*Các phương pháp bảo quản như đông lạnh, ướp muối, dẫn đến sự biến tính protein

*Khi protein bị biến tính dưới những điều kiện được kiểm soát, có thể sử dụng các đặc tính của chúng cho mục đích công nghệ

*Các sợi cơ vẫn duy trì dạng ban đầu ở 50o

- Chiếm 40- 45% tổng lượng Protein của cơ thịt

- Nhiệt độ đông đặc: 45- 50oC; điểm đẳng điện: 5- 6

- Myosin tan được trong dung dịch muối trung tính khi cho nước vào hoà loãng hoặc trong môi trường acid thì bị kết tủa

b/ ACTIN

- Actin là thành phần thứ hai sau myosin, chiếm 15- 20% tổng lượng Protein

- Actin tồn tại hai dạng:

+ G actin: hình cầu, tan được trong nước

+ F actin: hình sợi, không tan được trong nước

Hai dạng này có thể chuyển hoá lẫn nhau

c/ ACTOMYOSIN (actin + myosin): trong cơ thịt chiếm 10% tổng lượng Protein

d/ MYOALBUMIN: chiếm 1- 1.5% tổng lượng Protein Nhiệt độ đông đặc: 45- 470C

e/ MYOGEN (còn gọi miosinogen)

- Chiếm khoảng 16% tổng lượng Protein

- Nhiệt độ đông đặc: 55- 600C

f/ COLAGEN

- Các sợi colagen tạo nên cấu trúc màng mỏng trong các mô liên kết

- Colagen có nhiều trong da, xương, gan, sụn

- Trong môi trường tự nhiên, colagen bị thuỷ phân bởi enzyme pepsin và enzyme colagenase

Ở nhiệt độ lớn hơn 80 0C, colagen bị thuỷ phân, gọi là hiện tượng gelatin hoá

- Các chất trích ly chứa nitơ là những chất chứa nitơ phi protein có khả năng hoà tan trong nước và có khối lượng phân tử nhỏ

- Chất ngấm ra ít có giá trị về mặt dinh dưỡng, nhưng nó là thành phần tạo giá trị cảm quan cho nguyên liệu và nó tạo ra mùi vị đặc trưng của nguyên liệu có tác dụng kích thích tiết dịch vị nên làm tăng khả năng tiêu hoá

- Các chất trích ly chứa nitơ quan trọng đối với các nhà chế biến thuỷ sản

- Hàm lượng chất ngấm ra thay đổi tuỳ theo giống loài, độ tuổi, giới tính, …

- Lượng chất ngấm ra ở động vật thuỷ sản nhiều hơn động vật trên cạn; ở nhuyễn thể nhiều hơn cá; ở cá xương sụn nhiều hơn cá xương cứng Lý giải điều này là do tổ chức cơ thịt ở mỗi loài khác nhau

- Trimethylamine oxide (TMAO)

- Acid amin tự do

N CH3

CH3 TMA

Đặc điểm

- TMAO là thành phần đặc trưng và quan trọng của nhóm chất chứa nitơ phi protein trong các loài cá biển với lượng từ 1-5% trong mô cơ (theo trọng lượng khô), nhưng đặc biệt không có trong các loài cá nước ngọt và các động vật trên cạn

- TMAO có mùi thơm tươi dễ chịu, nó là một trong những thành phần tạo mùi thơm chủ yếu của chất ngấm ra

- TMAO trong cá đáy nhiều hơn cá nổi, ở cá nổi thường tập trung nhiều ở cơ thịt đỏ

- Hàm lượng TMAO trong mô cơ phụ thuộc vào giống loài, mùa vụ, điều kiện sống, ngư trường đánh bắt,

- TMAO dễ bị khử thành TMA dưới tác dụng của các loài vi khuẩn micrococci flavobacter, Pseudomonas làm cho mùi thơm tươi giảm, xuất hiện mùi tanh

- TMAO dưới tác dụng của enzyme TMAO-aza sẽ bị phân giải thành dimethylamin (DMA, (CH3)2NH) và Formaldehyt (HCHO)

- Trong qúa trình thối rữa, TMAO có thể bị phân giải đến NH3 gây mùi thối

 Các acid amin tự do

Các acid amin tự do chiếm khoảng 0,5 – 2% trọng lượng cơ thịt

Chúng góp phần tạo nên mùi vị thơm ngon đặc trưng của nguyên liệu

Lượng acid amin tự do càng nhiều thì vi khuẩn gây hư hỏng phát triển càng nhanh và sinh

- Các loài cá sụn biển có một lượng lớn urê (1-2,5%)

- Urê phân huỷ thành NH3 và CO2 dưới tác dụng của enzyme ureaza của vi sinh vật

- Do urê hoà tan trong nước và thấm qua màng tế bào nên nó dễ được tách ra khỏi miếng fillet

 Amoniac

- Trong cơ thịt của cá tươi có một lượng nhỏ amoniac

- Amoniac có mùi đặc trưng (mùi khai)

- Trong cá xương, lượng amoniac thấp nhưng khi bị hư hỏng do vi sinh vật thì lượng amoniac tăng nhanh

- Khi quá trình hư hỏng thịt cá diễn ra, pH của cơ thịt chuyển sang môi trường kiềm do lượng amoniac tăng lên và tạo nên mùi ươn thối của cá

 Betain

- Có nhiều trong các loài nhuyễn thể, đặc biệt là mực, sò, ốc, phần trắng trên mực khô

có nhiều betain

- Betain là thành phần tạo nên mùi thơm tươi đặc trưng cho nhuyễn thể, mực

- Betain trong cá có ít, ở cá biển hàm lượng betain nhiều hơn trong cá nước ngọt

- Betain kết tủa trong cồn, hình thành dạng lấp lánh như vẩy cá Nếu dùng NaOH thuỷ phân sẽ sinh ra trimethylamin Betain tác dụng với acid tạo thành loại muối đễ tan trong nước nhưng không tan trong cồn nguyên chất

 Các chất hữu cơ không đạm: quan trọng nhất là glycogen

- Glycogen có mùi thơm tươi, có nhiều trong nhuyễn thể, đặc biệt là hầu

- Glycogen là chất dự trữ năng lượng cho sự làm việc của bắp cơ và nó chủ yếu nằm trong gan, một số ít trong tổ chức cơ thịt

- Lượng glycogen giảm đi khi cơ thể đói, khi cá chết hoặc khi đánh bắt cá giãy dụa nhiều thì colagen giảm đi nhanh chóng

- Khi hoạt động nhiều, Glycogen trong cơ thịt bị phân giải thành acid lactic làm cho pH của cơ thịt cá giảm xuống

 Chất béo (lipid)

- Hàm lượng lipid trong cá dao động nhiều (0,1-30%)

- Cá được phân loại theo hàm lượng chất béo như sau:

Cá gầy (<1% chất béo) như cá tuyết

Cá béo vừa (<10% chất béo) như cá nhồng, cá mập, cá bơn lưới ngựa

Cá béo (>10% chất béo) như cá hồi, cá trích, cá thu

- Lipid cá chứa đến 40% acid béo mạch dài (14-22 nguyên tử cacbon) có độ không bão hoà cao

- Lipid trong cơ thịt tham gia hình thành mùi vị cá, có xu hướng tạo mùi lạ

- Lipid trong các loài cá xương được chia làm hai nhóm chính: phospholipid và triglycerid

- Lipid ở động vật thuỷ sản thường có màu vàng nhạt, trong dầu gan có chứa nhiều vitamin A, D Ngoài ra còn có vitamin E có tác dụng chống oxy hoá

- Giá trị dinh dưỡng của lipid:

+ Lipid thuỷ sản rất có lợi cho sức khoẻ người tiêu dùng

+ Trong dinh dưỡng của con người, các acid béo như acid linoleic và linolenic được coi là quan trọng vì cơ thể không thể tổng hợp được chúng

+ Các hợp chất có lợi trong lipid cá là các acid béo không no cao độ, đặc biệt là: Acid Eicosapentaenoic (EPA 20:5) cực kỳ hữu hiệu chống lại chứng nghẽn mạch

do máu đông, chống bệnh xơ cứng động mạch

Acid Docosahexaenoic (DHA 22:6) có ích đối với hệ thần kinh trẻ đang lớn

* Để đánh giá chất lượng chất béo, người ta dựa trên các chỉ số sau:

1/ Chỉ số Iod: là số mg Iod tác dụng lên nối đôi của 100 gam chất béo

- Chỉ số Iod cho biết mức độ bão hoà của các acid béo trongdầu

- Chỉ số Iod càng cao tức là acid béo không no càng nhiều nên dầu lỏng

- Thông thường chỉ số iod là khoảng 200

2/ Chỉ số acid: là số mg KOH cần thiết để trung hoà hêt lượng acid béo tự do có trong 1g

chất béo

R- COOH + KOH R- COOK + H2O

Do trong thành phần cá có glucogen bị phân giải tạo thành acid lactic, acid succinic Nếu chỉ số acid tăng lên nhiều thì chứng tỏ chất lượng sản phẩm giảm

3/ Chỉ số xà phòng hoá: là số mgKOH cần thiết để trung hoà hết các acid béo tự do và

acid béo có trong acid glyceric của 1 gam chất béo

Chỉ số xà phòng hoá không dùng để đánh giá chất lượng sản phẩm mà chủ yếu để biết được khối lượng các chất tham gia tạo chất béo Chỉ số càng cao tức là acid béo càng nhiều Thường chỉ số này từ 180 – 200

4/ Chỉ số ester: Là số mg KOH cần thiết để trung hoà hết lượng acid béo có trong liên kết

glyceric của 1 gam chất béo

Theo thời gian bảo quản, lượng acid béo có trong liên kết glyceric giảm nên chỉ số ester cũng được dùng để đánh giá chất lượng sản phẩm

d Enzyme

Định nghĩa

Enzyme là Protein có khả năng xúc tác đặc hiệu cho các phản ứng hoá học xảy ra trong nội tạng và trong cơ thịt

- Enzyme tham gia vào các quá trình trao đổi chất ở tế bào, quá trình tiêu hoá thức ăn

và tham gia vào quá trình tê cứng

- Sau khi cá chết, enzyme vẫn còn hoạt động, vì thế gây nên quá trình tự phân giải của

cá, làm ảnh hưởng đến mùi vị, trạng thái, cấu trúc và hình dạng bên ngoài của cơ thể

- Sản phẩm của quá trình phân giải do enzyme là nguồn dinh dưỡng cho vi sinh vật làm tăng nhanh tốc độ hư hỏng

- Do Enzyme có bản chất là Protein nên các nhân tố làm biến tính Protein đều làm biến tính Enzyme: nhiệt độ, pH, diện tích tiếp xúc Enzyme và cơ chất, chất hoạt hoá, chất ức chế,…

* Nhiệt độ: mỗi Enzyme hoạt động ở một hay một khoảng nhiệt độ thích hợp Nhiệt

độ tăng thì hoạt tính Enzyme tăng, nhưng khi nhiệt độ tăng cao (> 70oC) các Enzyme bị đình chỉ hoạt động

Thường ở nhiệt độ 40- 450C là nhiệt độ tốt nhất cho hoạt động của Enzyme (nhất là các Enzyme hệ pepsin (có ở dạ dày) và hệ trypsin (có ở tuỵ tạng, ruột)

vmax - vmax -

topt T0 pHopt pH

* pH: Enzyme rất nhạy cảm với sự thay đổi pH

pHopt hệ Enzyme pepsin: 1.5- 2.5

pHopt hệ Enzyme trypsin: 8- 9

PHopt Enzyme amylase: 5- 7

* Diện tích tiếp xúc giữa Enzyme và cơ chất: Khi thể tích cơ chất quá lớn làm cho

Enzyme khó tiếp xúc vì vậy quá trình xúc tác sẽ kém Nếu cơ chất được phân chia nhỏ, tức là tăng diện tích bề mặt tiếp xúc với Enzyme thì phản ứng xảy ra nhanh

* Hàm lượng nước: các Enzyme hoạt động trong cơ chất có hàm lượng nước nhất

định, khi lượng nước trong cơ chất bị giảm xuống 15% thì tốc độ phản ứng sẽ giảm xuống rất mạnh

- Ở động vật thuỷ sản, Enzyme tồn tại ở các vị trí khác nhau Được chia làm hai nhóm chính:

Enzyme hệ cơ: Là những Enzyme có trong tổ chức cơ thịt, điển hình là Cathepsin, trong đó

Cathepsin D giữ vai trò chính yếu Nó có trong cơ thịt, gan

- Enzyme cuả cơ cá có một số đặc tính cơ bản:

Enzyme hệ tiêu hoá: Là những Enzyme có trong đường tiêu hoá

Khi cá còn sống, các Enzyme này có chức năng phân giải thức ăn Khi cá chết, nó tiếp tục phân giải thức ăn còn lại trong cá, đồng thời còn phân giải các chất trong tổ chức cơ thịt, đầu tiên xảy ra ở phần bụng cá làm cho cá mau chóng bị ươn thối

Vì vậy muốn kéo dài thời gian bảo quản, tàn trữ cá thì ta nên loại bỏ nội tạng trước

Phần II NGUYÊN LÝ CÁC QUÁ TRÌNH BẢO QUẢN THỰC PHẨM THỦY SẢN

1 Khái niệm về bảo quản thực phẩm

Thực phẩm luôn rất dễ biến đổi chất lượng do sự biến đổi về mặt vật lý, hóa học cũng như do sự biến đổi sinh học

Có một số biến đổi có lợi, tuy nhiên cũng có nhiều biến đổi bất lợi gây hư hỏng thực phẩm

Chính vì vậy, yêu cầu bảo quản thực phẩm được đặt ra sao cho thực phẩm đến với người tiêu dùng có trạng thái chất lượng tốt

Vì vậy, bảo quản thực phẩm là bao gồm các hành động giữ không làm biến đổi chất, giữ không cho hư hỏng, không biến dạng, không biến đổi cấu trúc, hương vị, màu sắc, thành phần, nồng độ trong nguyên liệu, trong chế biến, thành phẩm

2 Sự cần thiết của việc bảo quản nguyên liệu thuỷ sản

- Bảo quản tươi nguyên liệu thuỷ sản là một khâu rất quan trọng trong quá trình chế biến

- Đảm bảo cho nguyên liệu vẫn đạt chất lượng khi chế biến

- Chất lượng sản phẩm trước hết là phụ thuộc vào chất lượng của nguyên liệu Khi nguyên liệu bị hư hỏng thì không có cách nào để làm cho nó trở lại tốt được như cũ

- Nhu cầu con người thích dùng các sản phẩm tươi ngon

Chính vì vậy, bảo quản nguyên liệu thuỷ sản là rất cần thiết và nó mang tính tất yếu, quyết định đến chất lượng của nguyên liệu cũng như chất lượng thành phẩm

*Bảo quản nguyên liệu

Là tác động các yếu tố bên ngoài lên nguyên liệu nhằm :

+ Làm cho các quá trình biến đổi nguyên liệu sau khi chết diễn ra chậm

+ Giữ tươi nguyên liệu trong thời gian dài khi vận chuyển từ ngư trường đánh bắt đến

xí nghiệp chế biến

Chương II NGUYÊN LÝ BẢO QUẢN THỰC PHẨM THỦY SẢN THỨ NHẤT

2.1 Khái quát về nguyên lý bảo quản thứ nhất

Đối với nguyên lý này, chúng ta cần phân biệt và hiểu kỹ 2 vấn đề quan trọng là: Thực phẩm và các tác nhân gây hư hỏng

“Hạn chế tối đa sự tiếp xúc giữa thực phẩm và các tác nhân gây hư hỏng”

2.2 Các tác nhân gây hư hỏng thực phẩm thủy sản

Trong quá trình bảo quản, chế biến, dưới sự tác động của rất nhiều nguyên nhân, yếu tố khác nhau, thực phẩm thủy sản sẽ bị hư hỏng Do đó chúng ta cần xác định những tác nhân chính để từ đó có những biện pháp khắc phục hiệu quả

Các tác nhân gây hư hỏng thực phẩm có thể đến từ bên ngoài hoặc các tác nhân có sẳn bên trong thực phẩm (các enzyme, protein, đường…) Đối với nguyên lý bảo quản thứ nhất, chúng ta chủ yếu xác định những tác nhân đến từ bên ngoài và ngăn cản sự gây hại của chúng

2.2.1 Tác nhân môi trường

Ánh sáng: làm biến đổi màu sắc thực phẩm, cũng như làm ảnh hưởng đến các thành phần

có trong thực phẩm

Nhiệt độ: Thúc đẩy cũng như hạn chế các quá trình, phản ứng sinh hóa…

Độ ẩm: Ảnh hưởng đến các loại phản ứng theo độ hoạt động của nước (Aw)…

2.2.2 Thiết bị sản xuất, chế biến:

Trong quá trình sản xuất chế biến, công cụ sản xuất hay còn gọi là trang thiết bị chế biến,

sẽ tiếp xúc với thực phẩm và có thể gây hại đến thực phẩm do 2 nguyên nhân:

a Vật liệu làm thiết bị:

Các kim loại như Đồng, Sắt, Chì, As… có trong thiết bị hoặc bao bì sẽ làm thay đổi màu sắc, gây hại thực phẩm

Các vật liệu plastic còn chứa các monomer, dung môi, phụ gia…

Các chất bôi trơn máy, sản phẩm do sự ma sát, mài mòn nhiểm vào thực phẩm

Trong quá trình đóng gói, các chất hữu cơ, kim loại thấm vào thực phẩm làm nhiễm và có thể gây ra sự tương tác với các chất có trong thực phẩm

b Vệ sinh trang thiết bị kém:

Trang thiết bị sản xuất chế biến bị bám các chất dơ như: bụi bẩn, thực phẩm cũ,… làm môi trường tốt cho VSV phát triển gây hại thực phẩm

Trang thiết bị để chế biến cần phải được thiết kế sao cho việc vệ sinh dể dàng sau mỗi ca sản xuất, cũng như có biện pháp đánh giá, kiểm tra việc vệ sinh

Thiết kế cấu trúc nhà xưởng hợp lý và đảm bảo an toàn vệ sinh thực phẩm

2.2.3 Yếu tố con người:

Trong sản xuất, thực phẩm thường tiếp xúc bởi con người, và sẽ dẫn đến việc gây nhiễm cho thực phẩm Các nguồn gây nhiểm do nhiều nguyên nhân:

+ Con người mang mầm bệnh trong cơ thể , người bị thương…

+ Con người vệ sinh kém: quần áo, tóc, tay,…gây nhiễm khuẩn

+ Sự nhiễm chéo khi con người di chuyển giữa các nơi khác nhau về mức độ vệ sinh

2.3 Ứng dụng nguyên lý trong các phương pháp bảo quản thực tế sản xuất

Chương III NGUYÊN LÝ BẢO QUẢN THỰC PHẨM THỦY SẢN THỨ HAI

3.1 Khái quát về nguyên lý bảo quản thứ hai

Khi nguyên lý bảo quản thực phẩm thủy sản thứ nhất không thể thực hiện được hoàn hảo, các tác nhân gây hư hỏng thực phẩm từ bên ngoài vẫn có thể tiếp xúc với thực phẩm Mặt khác, các tác nhân tiềm ẩn bên trong như các enzyme, acide amin, đường,… cũng là những nguy cơ gây hư hỏng thực phẩm

Khi đó, nguyên lý thứ hai là cách làm giảm, ức chế tác dụng của các tác nhân gây hư hỏng bằng cách tạo những điều kiện bất lợi Sự tác động này không những hướng đến các tác nhân bên ngoài mà còn kể cả các tác nhân gây hư hỏng vốn sẳn có bên trong thực phẩm

Nguyên lý bảo quản thực phẩm thứ hai: “Không cho các tác nhân gây hư hỏng thực phẩm có điều kiện thuận lợi làm hư hỏng nhanh thực phẩm”

Nguyên lý bảo quản thực phâm thứ hai được vận dụng trong các phương pháp bảo quản như: sấy khô, đông lạnh, hóa chất…

3.2 Các phương pháp áp dụng nguyên lý bảo quản thứ hai

Thực phẩm thủy sản có giá trị khi tính chất tươi của sản phẩm được giữ trong thời gian dài từ khi đánh bắt thu hoạch cho đến người tiêu dùng Ngoài ra, do tính chất mau hư hỏng nên việc áp dụng nguyên lý bảo quản thứ hai này rất phổ biến thông qua các phương pháp như: làm nhanh tiến trình xử lý, chế biến, làm khô, làm lạnh, thay đổi môi trường khí, dùng hóa chất ức chế sự phát triển của VSV

3.2.1 Tiến trình xử lý chế biến nhanh

Khi các yếu tố có hại tiếp xúc với thực phẩm cũng cần có thời gian để làm biến đổi chất lượng thực phẩm Vì vậy, trong quá trình chế biến, nếu không kéo dài thời gian xử lý và việc phân phối tiêu thụ nhanh chóng thì các tác nhân gây hại không có đủ thời gian gây hư hỏng thực phẩm

Chính vì vậy, việc làm nhanh tiến trình xử lý ngay sau khi thu hoạch, đánh bắt là cách bảo quản tốt phẩm chất thực phẩm

3.2.2 Bảo quản thực phẩm thủy sản bằng cách tách nước

Khi chuyển nước khỏi thực phẩm, làm tăng nồng độ chất khô sản phẩm Sản phẩm của quá trình này có thể là chất rắn, hay chất lỏng đậm đặc Mục đích của quá trình là gìn giữ tính chất sản phẩm tương tự với sản phẩm tươi Tuy nhiên rất khó thực hiện Để thực phẩm sau khi tách nước còn mức độ trương nở tốt, độ ẩm còn lại trong sản phẩm phải ở mức độ nhất định (ví dụ: 16-20% đối với thực vật, 23-28% đối với sản phẩm động vật.)

Tính chất ổn định về mặt vi sinh vật cũng cần được quan tâm qua việc chú ý đến hàm lượng nước gây nguy cơ của từng sản phẩm thực phẩm

Có thể kết hợp phương pháp tách nước với các phương pháp khác

Để tránh phản ứng do xúc tác của enzyme, sự vô hoạt enzyme cần phải được xử lý trước, do nhiệt độ sấy khô thích hợp với điều kiện hoạt động của các enzyme

3.2.2.1 Tách nước bằng phương pháp sấy:

Trước khi thực hiện tiến trình sấy, thông thường phải xử lý trước như: làm sạch, tách nội tạng, tẩm ướp gia vị…

Có thể dùng phương pháp chần để ổn định sản phẩm khi chế biến

Đối với các sản phẩm thủy sản, giai đoạn xử lý nguyên liệu trước khi sấy rất quan trọng và ảnh hưởng trực tiếp đến sản phẩm

Quá trình sấy là sử dụng nhiệt năng để làm nước trong nguyên liệu được bốc hơi hay thăng hoa và chuyển ra khỏi bề mặt nguyên liệu, và được làm khô Thông thường nhiệt lượng này được cung cấp bởi dòng không khí nóng, dẫn nhiệt, bức xạ nhiệt, bức xạ hồng ngoại…

Các phương pháp sấy:

a) Sấy bằng không khí:

Không khí được sử dụng để gia nhiệt trong quá trình sấy và được thổi qua thực phẩm trên

vỉ, băng chuyền… đồng thời lấy hơi ẩm và mang ra khỏi thiết bị sấy Hơi ẩm được chuyển khỏi bề mặt sản phẩm do không khí và diễn ra liên tục bởi dòng chuyển ẩm từ lớp bên trong

ra bên ngoài Tiến trình này xảy ra liên tục cho đến khi sản phẩm khô đến độ ẩm mong muốn Lớp vật liệu được bố trí không quá dày, tạo bề mặt tiếp xúc tốt để quá trình trao đổi nhiệt được xảy ra nhanh, thuận lợi

Tốc độ sấy ổn định khi nước tự do tách hết khỏi sản phẩm và tốc độ giảm dần

Tuy nhiên, về mặt kinh tế, thiết bị sấy phun có hiệu quả thấp do sự tiêu thụ nhiệt trên đơn vị sấy cao hơn

 Sấy tầng sôi

Thiết bị sấy tầng sôi sử dụng không khí nóng, và được thổi thẳng góc với chiều di chuyển của sản phẩm trên băng chuyền có soi lổ với tốc độ lơbs hơn 10m/s, tốc độ này làm cho vật liệu sấy ở trạng thái di động, tăng thể tích khối và điều kiện truyền nhiệt và truyền khối diễn

ra thuận lợi

b) Sấy bằng dẫn nhiệt/bức xạ nhiệt

Ở phương pháp này, nhiệt được truyền bởi dẫn nhiệt/ bức xạ nhiệt vào vật liệu sấy bằng

sự tiếp xúc với bề mặt đun nóng Không khí chỉ mang vai trò mang hơi nước đi

Do truyền nhiệt bằng cách dẫn nhiệt, nhiệt độ của vật liệu có thể đạt được điểm sôi của phần lỏng sản phẩm và phần khô có thể có nhiệt độ bằng với nhiệt độ của bề mặt đun nóng Đối với máy sấy trống, nhiệt độ được điều chỉnh bằng hơi nước sao cho vật liệu được tách khỏi trục sấy trước khi khô hoàn toànvà trước khi cháy xém

Một số vật liệu sấy mang tính chất dẽo và có khuynh hướng dính bết Và để tránh tình trạng này, lớp film khô sẽ được làm nguội nhanh chóng bằng dòng khí lạnh

c) Sấy chân không

Đối với phương pháp sấy chân không, vật liệu sấy được đặt tiếp xúc với mâm hay trục gia nhiệt nhưng toàn bộ được đặt trong buồng chân không và hơi nước được hút vào thiết bị ngưng tụ

Do sấy trong điều kiện chân không nên nhiệt độ sôi của phần lỏng trong vật liệu được giảm thấp đồng thời các chất nhạy cảm với nhiệt độ cao trong vật liệu được bảo vệ tốt

Ưu điểm đối với phương pháp này là tránh sự oxy hóa, giảm hiện tượng cháy xén do quá nhiệt, giữ được cấu trúc ban đầu…

 Sấy giãn nở

Phương pháp này, sự giãn nở đột ngột , nhanh chóng do sự chênh lệch áp suất, dẫn đến sự bay hơi nhanh trong thực phẩm Phương pháp này, cho sản phẩm có cấu trúc xốp, ổn định do vô hoạt hoàn toàn các enzyme cũng như bởi sự sấy khô

Bao bì của sản phẩm sấy khô giãn nở theo quy tắc của bao gói các sản phẩm đông khô, không thấm

 Sấy thăng hoa

Đối với các sản phẩm giá trị cao và dễ biến đổi, đặc biệt là các vật liệu sinh học hạt nhỏ và các thực phẩm đặc biệt, chúng ta dùng phương pháp sấy thăng hoa

Vật liệu sấy được làm đông lạnh đến nhiệt độ thấp sao cho nước biến thanh nước đá (25 ÷

-30oC) Độ chân không giảm đến thấp hơn 4.7 torr Nhiệt được cung cấp cho thực phẩm một lượng đủ cho sự thăng hoa đồng đều và nhanh nhất của nước trong tế bào (nước đá): nhiệt độ của thực phẩm không tăng, nước đá không tan Áp suất chung quanh vật liệu đủ thấp sao cho nước chỉ ở 2 trạng thái lỏng và hơi (thăng hoa)

Các phản ứng sinh hóa, hóa lý gây hại như keo tụ, oxy hóa phần lớn bị ngăn chặn ở nhiệt độ thấp trong thời gian sấy thăng hoa cho đến khi tất cả nước hiện diện trong thực phẩm

bị chuyển đi

Sau khi sấy, phần lớn các tiến trình không mong muốn sẽ bị ức chế ở nhiệt độ thường

do nước tự do bị mất hoàn toàn trong môi trường phản ứng

Sự tách nước hoàn toàn có thể gặp nguy cơ oxy hóa khi sản phẩm trở lại môi trường bình thường do có diện tích tiếp xúc nội rất đáng kể

Có thể kết hợp với một số phương pháp khác (sử dụng khí trơ bao gói, bảo quản…) trong quá trình bảo quản

Những biến đôi của sản phẩm do quá trình sấy

Quá trình sấy hay còn gọi là sự tách ẩm phải đạt được mong muốn là tối ưu hóa việc bảo vệ phẩm chất mong muốn như màu sắc, mùi vị, thành phần dinh dưỡng đồng thời phải đạt được hiệu quả về kinh tế Tuy nhiên, cũng như các quá trình khác, sấy sẽ làm biến đổi các phẩm chất của sản phẩm và có thể có những biến đổi không mong muốn do các yếu tố:

 Độ ẩm có thể dẫn đến các phản ứng hóa học, sự phát triển VSV, biến đổi chất dinh dưỡng

 Ánh sang làm mất màu do oxy hóa các chất màu

 Nhiệt độ dẫn đến sự ôi hóa cũng như làm mất chất thơm dễ bay hơi

 Oxy tham gia như là yếu tố cốt lõi trong các phản ứng hư hỏng

i Sự biến đổi hóa học

 Sự hóa nâu không enzyme

Dẫn đến sự sẩm màu, xuất hiện các hương vị không mong muốn, mất giá trị dinh dưỡng (vitamin, acid amin…)

Phản ứng bị ức chế khi độ ẩm < 1%, nhiệt độ thấp

 Sự oxy hóa

Các chất béo, chất màu, vitamine…càng nhanh khi sản phẩm có diện tích bề mặt càng lớn và độ ẩm còn lại thấp (do nước tạo ra lớp bảo vệ) Sự oxy hóa chất béo là yếu tố điều chỉnh thời gian bảo quản của một số sản phẩm như: sữa, các sản phẩm chiên… Ảnh hưởng đến thời gian bảo quản

ii Sự biến tính protein

Trong quá trình sấy, sự hóa cứng có thể xảy ra đối với sản phẩm thịt, cá là do sự biến tính protein, có thể do nồng độ cao của các chất tan như muối…tồn tại ở bề mặt do sự di chuyển cùng với nước kéo theo từ bên trong ra trong khi sấy

Mặt khác sự biến tính làm giảm năng lượng tái hút ẩm của protein khi đưa vào sử dụng và làm biến đổi khả năng liên kết, tạo kết khối, cầu nối S-S

iii Tác dụng của enzyme

Khi vật liệu không qua công đoạn xử lý trước khi sấy (chần, hấp…), các enzyme đặc biệt ở mỗi sản phẩm xúc tác và làm biến đổi tính chất thực phẩm (sự hóa nâu, thủy phân các chất béo)

iv Sự mất mùi

Thành phần cấu tạo của các chất mùi là những chất rất dễ bay hơi, quá trình sấy sẽ thúc đẩy tiến trình bay hơi và đồng thời làm tách các chất thơm chứa trong vật liệu sấy và dẫn đến hiện tượng mất mùi khi sấy

Thông thường, việc áp dụng phương pháp sấy thăng hoa được khuyến khích do sự giữ mùi tốt hơn mặc dù sử dụng chân không

v Biến đổi vật lý

 Sự di chuyển chất hòa tan ra bề mặt

Do các chất tan trong dung dịch sẽ bị di chuyển cùng với nước ra ngoài bề mặt trong quá trình sấy Gây ra sự thay đổi tính chất cảm quan của thực phẩm

 Sự nóng chảy và di chuyển chất béo

Chất béo có thể nóng chảy trong quá trình sấy, làm mất các liên kết tự nhiên và di chuyển

ra ngoài

 Thay đổi hình dạng (bất thuận nghịch)

Trong quá trình sấy, có sự thay đổi cấu trúc (biến dạng) không thể khôi phục trở lai khi vật liệu sấy cho hút ẩm trở lại

 Tạo lớp vỏ cứng (do quá nhiệt)

Nếu tiến trình sấy được thực hiện quá nhanh, lớp bên ngoài sẽ có khuynh hướng co hẹp lại rất nhanh, lớp bên trong còn ẩm ở cuối quá trình sấy Lúc đó sản phẩm sẽ có lớp vỏ cứng bao bên ngoài trong khi bên trong độ ẩm vẫn chưa đạt yêu cầu bảo quản

vi Sự hút ẩm trở lại

3.2.2.2 Tách nước bằng phương pháp thẩm thấu

Dựa vào sự chênh lệch áp suất thẩm thấu giữa nguyên liệu và môi trường (ưu trương/nhược trương)

Khi để một nguyên liệu vào một môi trường có áp suất thẩm thấu cao, nước sẽ di chuyển từ nguyên liệu ra môi trường ưu trương, gọi là sự co nguyên sinh Ngược lại nếu đặt trong môi trường áp suất thẩm thấu thấp hơn (nhược trương), nước sẽ từ môi trường đi vào tế bào làm trương nguyên sinh

“Môi trường có áp suất thẩm thấu càng cao sẽ hút nước càng mạnh”

Quá trình sấy thẩm thấu dựa trên nguyên tắc áp suất thẩm thấu

3.2.3 Bảo quản bằng muối ăn, gia vị

Muối ăn (NaCl)

- Muối ăn được dùng phổ biến để bảo quản nguyên liệu cũng như bán thành phẩm

- Khi nồng độ muối 5% đã có tác dụng làm ngừng hoạt động của các vi khuẩn gây bệnh, khi nồng độ muối đạt 10% thì kềm chế được hoạt động của các vi sinh vật thông thường Khi nồng độ muối càng cao thì tác dụng bảo quản càng cao

- Ướp muối không chỉ có tác dụng bảo quản mà còn sản xuất ra các mặt hàng như cá ướp muối, mực ướp muối khô…

- Muối ăn có tác dụng phòng thối là vì:

+ Muối ăn thẩm thấu vào nguyên liệu làm cho nước thoát ra, vi khuẩn hiếu nước không thể phát triển được

+ Muối NaCl hoà tan sẽ cho ion Cl-, ion này có độc tính tiêu diệt vi sinh vật

+ Nồng độ nước muối càng lớn thì áp suất thẩm thấu càng mạnh, vì vậy có thể làm rách màng tế bào vi khuẩn, gây sát thương

+ Trong môi trường nước muối thì quá trình tự phân giải bị kiềm chế, sản vật sinh ra

ít, do đó làm vi khuẩn phát triển chậm

- Ngoài muối ăn còn có thể dùng muối Ca(OCl)2 (Clorin) có tác dụng mạnh đối với vi khuẩn Thông thường muối này được pha thành dung dịch, dùng dung dịch này rữa nguyên liệu, bán thành phẩm hoặc dùng rữa các khay kim loại, làm nước rữa tay, sát trùng ủng, rữa sàn nhà, …

* Cách sử dụng muối để bảo quản: Pha thành dung dịch rồi ngâm nguyên liệu vào

(hoặc phun lên nguyên liệu) đem bảo quản kết hợp với nước đá Hoặc dùng dung dịch này sản xuất thành nước đá rồi dùng để bảo quản nguyên liệu

3.2.4 Bảo quản bằng cách dùng khí

Trong không khí có chứa gần 20% O2, 0,03% CO2, 75% khí N2, và phần còn lại gồm các khí khác, hơi nước…Và giữ vai trò quan trọng, tác động đến sự tương tác hóa học của thực phẩm cũng như sự hoạt động của VSV

Thông thường để bảo quản bằng cách dùng khí, người ta thường sử dụng 3 loại khí: Nitơ, CO2, và O2 Kết hợp với sự điều chỉnh nồng độ phù hợp với yêu cầu bảo quản của từng loại sản phẩm

 Khí Nitơ:

 Tính chất trơ, không mùi, ít tan

 Bảo vệ cơ học các sản phẩm bao gói

 Hạn chế sự oxy hóa các sắc tố, mùi hương, chất béo

 Gián tiếp làm ngưng hoạt động VSV

 Khí CO2

 Ức chế sự phát triển và tốc độ nhân giống của Vi Khuẩn hiếu khí

 Có tính acid yếu khi sử dụng nhiều

 Cản trở tiến trình sinh tổng hợp Ethylene

 Khí O2

Khí O2 thường là khí không mong muốn do nó có nhiệm vụ xúc tác các phản ứng gây

hư hỏng thường thấy (Oxy hóa, phát triển vi sinh vật…) Khí oxy có vai trò rất quan trọng trong sự biến đổi oxy hóa gây đổi màu (carotene, polyphenol, mioglobin…), gây

sự ôi hóa chất béo, tăng sự phát triển nhiều loại vi sinh vật hiếu khí và côn trùng Tuy nhiên, có sự xuất hiện những nguy cơ có hại của các hư hỏng do vsv yếm khí tác động do sự thiếu khí oxy trong bảo quản thực phẩm tươi Do đó việc sử dụng khí oxy

Khi hoá chất xâm nhập vào tế bào vi sinh vật thì nó sẽ liên kết với các cơ chất có trong

tế bào, nhất là protein và làm cho Protein biến đổi sâu sắc

b/ Phương pháp

Có nhiều hoá chất được dùng để bảo quản nguyên liệu nhưng khi dùng hoá chất phải tuân thủ theo qui định của các cơ quan có thẩm quyền ban hành

Nếu dùng hoá chất kết hợp với nhiệt độ thấp thì hiệu quả giữ tươi được tốt hơn

c/ Yêu cầu của hoá chất sử dụng

- Có hoạt lực sát trùng mạnh nhưng không độc hại đối với cơ thể người

- Không làm cho nguyên liệu bị biến màu, biến mùi gây ảnh hưởng xấu đến chất lượng nguyên liệu

- Tính chất hoá học ổn định, dễ hoà tan trong nước

- Không tác dụng với các vật liệu làm dụng cụ chứa đựng nguyên liệu

- Giá thành thấp, sử dụng đơn giản, dễ tách ra khỏi nguyên liệu

Tác dụng bảo quản là do tạo ra môi trường có pH thấp làm cho vi sinh vật và enzyme

bị ức chế nên bảo quản nguyên liệu được trong thời gian dài

Có nhiều loại acid được dùng nhưng trong đó acid acetic được dùng phổ biến nhất (đặc biệt đối với nguyên liệu mực có tác dụng tẩy màu) Ngoài acid acetic có acid xitric, acid lactic…

Dùng acid có ưu điểm là:

+ Trong phạm vi khống chế được vi sinh vật phát triển thì không có hại cho cơ thể con người

+ Ít làm cho nguyên liệu biến đổi

+ Giá thành tương đối thấp

+ Hạn chế được hiện tượng biến đỏ của mực

* Cách dùng: có ba cách:

Cách 1: pha acid thành dung dịch có nồng độ thích hợp rồi đem ngâm nguyên liệu vào trong thời gian ngắn hoặc phun lên nguyên liệu Sau đó đem đi bảo quản lạnh hoặc bảo quản bằng muối ăn

Cách 2: sản xuất dung dịch acid thành nước đá để sử dụng bảo quản

Cách 3: dùng hỗn hợp acid với các chất hoá học phòng thối khác để nâng cao hiệu quả bảo quản

f H 2 O 2

3.2.6 Bảo quản thực phẩm thủy sản ở nhiệt độ thấp

Nguyên lý chung là khi nhiệt độ hạ thấp thì men và vi sinh vật trong nguyên liệu bị giảm hoạt động và có thể đình chỉ hoạt động của chúng Như vậy nguyên liệu có thể giữ tươi được lâu

Ví dụ: khi hạ thấp nhiệt độ xuống 0oC thì phần lớn Enzyme và vi sinh vật bị đình chỉ do nước đóng băng sẽ làm mất môi trường sống, mặt khác do sự tạo thành các tinh thể đá làm sát thương vi sinh vật, phá vỡ màng tế bào làm cho vi sinh vật bị chết

Khi hạ nhiệt độ từ – 3 đến – 5oC thì có một số vi sinh vật ngừng hoạt động

Khi hạ nhiệt độ xuống – 10oC thì hầu hết các vi sinh vật ngừng hoạt động

Tuy nhiên ở nhiệt độ – 15oC vẫn còn một số vi sinh vật sống được, đây là nhóm vi sinh vật ưa lạnh Cho nên để bảo quản nguyên liệu được lâu thì cần hạ thấp nhiệt độ nguyên liệu xuống dưới – 18o

C

- Ngoài ra ở nhiệt độ thấp, tốc độ các phản ứng sinh hoá trong nguyên liệu xảy ra chậm chạp Trong phạm vi nhiệt độ bình thường, cứ nhiệt độ hạ xuống 10oC thì các phản ứng sinh hoá giảm đi 1/2 đến 1/3 lần

Tóm lại: ở nhiệt độ thấp thì enzyme giảm hoạt tính hoặc bị đình chỉ hoạt động, vi sinh vật

bị ức chế và tốc độ phản ứng sinh hoá chậm Do đó có thể giữ tươi nguyên liệu trong thời gian dài

b/ Các phương pháp bảo quản ở nhiêt độ thấp

Trong bảo quản nguyên liệu, người ta sử dụng các phạm vi nhiệt độ sau:

+ Bảo quản sơ bộ: dùng nhiệt độ < + 3oC, thời gian bảo quản chỉ vài ngày

+ Bảo quản hơi dài (trên dưới 01 tháng): dùng nhiệt độ bảo quản < - 12o

- Thông thường bảo quản lạnh ở nhiệt độ 0 – 4oC

- Thời gian bảo quản lạnh thường vài ngày

Ví dụ: dùng nhiệt độ 0- 2oC có thể bảo quản từ 3 đến 5 ngày

- Phương pháp này thường dùng nước đá để bảo quản Đây là phương pháp đạt hiệu quả nên được sử dụng phổ biến trong các nhà máy chế biến thuỷ sản cũng như vận chuyển đến nơi tiêu thụ

- Cách bảo quản: cho một lớp đá xay nhỏ (hoặc đá vảy) vào dưới đáy dụng cụ chứa, tiếp theo cho một lớp nguyên liệu vào rồi lai đến một lớp đá xen kẽ nhau, trên cùng là một lớp đá xay dày hơn những lớp đá dưới

- Hiệu quả của phương pháp bảo quản lạnh và tốc độ bảo quản lạnh phụ thuộc vào nhiều yếu tố: lượng nước đá dùng, kích thước nước đá, chất lượng nước dùng sản xuất nước

C

b 2/ Bảo quản lạnh đông

Bảo quản lạnh đông là phương pháp hạ thấp nhiệt độ của nguyên liệu xuống dưới nhiệt

độ mà tại các bộ phận nước trong nguyên liệu đóng băng Thông thường nhiệt độ bảo quản đông - 180

C

Thời gian bảo quản dài, từ 3 đến 6 tháng

Tiến hành: trong các thiết bị cấp đông

*Ưu điểm: Hiện tại đây là phương pháp giữ tươi nguyên liệu tốt nhất, đảm bảo được tính chất, mùi vị và giá trị dinh dưỡng của nguyên liệu

*Nhược điểm: nguyên liệu cũng có những biến đổi sau:

+ Protein bị đông đặc biến tính

+ Chất béo bị thuỷ phân hoặc oxh

+ Tính chất vật lý và cấu trúc nguyên liệu bị biến đổi

*Khắc phục: Tiến hành làm đông nhanh và rã đông chậm

- Vận tốc và thời gian làm lạnh phụ thuộc vào các yếu tố cơ bản sau:

+ Tổng lượng nhiệt cần rút ra khỏi nguyên liệu

+ Đặc tính và kích thước của nguyên liệu tiếp xúc với lạnh

+ Tính chất vật lý của nguyên liệu và của môi trường truyền nhiệt

+ Phương pháp làm lạnh

+ Hiệu số nhiệt độ giữa nguyên liệu và môi trường xung quanh

- Quá trình làm đông nguyên liệu thường xảy ra các hiện tương mất nước, giảm trọng lượng, chất béo bị oxy hoá, sản phẩm bị cháy lạnh

- Bề mặt nguyên liệu có nhiều vi sinh vật, trong nội tạng có nhiều men chịu lạnh tốt Cho nên để kéo dài thời gian bảo quản thì trước khi đưa vào bảo quản thì tiến hành xử

lý sơ bộ ( rửa nguyên liệu, lấy hết nội tạng, rửa sạch nội tạng, ….) rồi tiến hành bảo quản

3 2.7 Bảo quản nguyên liệu bằng kháng sinh

*Chất kháng sinh là những chất hữu cơ do vi sinh vật tiết ra khi nuôi cấy vi sinh vật

Những chất này có khả năng tiêu diệt một số chủng vi sinh vật khác

- Khi cho chất kháng sinh vào nguyên liệu thì nó sẽ làm cho một hoặc vài cơ năng nào

đó trong vi sinh vật không hoạt động được và làm rối loạn sự trao đổi chất, do đó làm

vi sinh vật yếu đi hoặc bị tiêu diệt

- Chất kháng sinh có tính diệt khuẩn mạnh, chỉ dùng một lượng nhỏ nhưng tác dụng bảo quản lại rất tốt

- Khi dùng kháng sinh để bảo quản nguyên liệu thì phải tuân thủ nghiêm ngặt những qui định của văn bản ghi trong Bộ Y Tế Nồng độ kháng sinh dùng phải nằm trong giới hạn cho phép, đủ tiêu diệt vi sinh vật nhưng không gây ảnh hưởng cho người

- Chất kháng sinh có tính đặc hiệu rất cao, nghĩa là đối với một chất kháng sinh chỉ có tác dụng đối với một số vi sinh vật nào đó, còn đối với các loài khác thì không có tác dụng hoặc có tác dụng rất kém

- Chất kháng sinh làm cho vi sinh vật có tính chịu thuốc, nếu lần đầu dùng kháng sinh

để giết chết vi sinh vật nhưng nó chưa chết thì lần sử dụng sau tác dụng của kháng sinh đối với vi sinh vật rất kém, muốn giết chết cần phải tăng liều lượng lên

* Cách dùng

Khi dùng kháng sinh bảo quản tuyệt đối không trộn trực tiếp kháng sinh vào nguyên liệu

mà phải hoà kháng sinh vào nước với nồng độ cho phép Dùng dung dịch này để ngâm hoặc phun lên nguyên liệu có kết hợp với nước đá Hoặc dùng dung dịch đó sản xuất thành nước đá rồi đem đi bảo quản

* Một số hạn chế

- Chất kháng sinh khó bị phân huỷ và tồn tại trong thực phẩm nên người ăn liên tục có khả năng gây nguy hiểm

- Ngoài ra việc dùng thực phẩm có kháng sinh thường xuyên sẽ làm giảm khả năng đề kháng của con người, dần dần đến việc điều trị một số bệnh không có hiệu quả vì vi khuẩn đã quen với kháng sinh

* Hiện nay nghiêm cấm tuyệt đối việc sử dụng kháng sinh trong bảo quản nguyên liệu nên phương pháp này không còn phù hợp nữa

3.2.8 Bảo quản bằng phương pháp sinh học

a/ Nguyên lý

- Cá khi còn sống, sự phân giải glucogen khi cá hoạt động sẽ tạo acid lactic Acid lactic đóng vai trò tái tổng hợp ATP Nhưng khi cá chết rồi, ATP chỉ mất dần mà không hình thành được nữa Khi lượng ATP còn 2/3 thì cá bắt đầu xảy ra hiện tượng tê cứng (lúc này nguyên liệu có chất lượng hoàn toàn tươi tốt) và khi lượng ATP hết thì quá trình tê cứng cũng kết thúc và cá chuyển sang giai đoạn tự phân giải do tác động của enzyme (chất lượng giảm dần)

- Dựa trên nguyên lý trên để sử dụng phương pháp sinh học làm chậm thời điểm bắt đầu tê cứng hoặc kéo dài quá trình tê cứng của cá nhằm giữ cho cá được tươi tốt Có nghĩa là phải làm chậm sự phân giải ATP

b/ Biện pháp

Muốn làm giảm sự phân giải ATP thì phải tìm cách cho cá chết ngay, không để cá giẫy dụa nhiều bằng các cách sau:

- Sau khi đánh bắt cho cá ngay vào nước có nhiệt độ 20C

- Dùng điện trường để giết nhanh chóng cá mà không gây chấn thương

- Dùng các loại thuốc gây mê

c/ Các yếu tố ảnh hưởng

- Loài cá: ít hay nhiều glycogen

- Thức ăn: theo mùa

- Cấu tạo tổ chức cơ thịt: cơ thịt đỏ tốc độ phân giải ATP nhanh hơn cơ thịt trắng

- Phương pháp đánh bắt: rất quan trọng

* Phương pháp này có thể kéo dài thời gian trước khi bắt đầu tê cứng từ 12- 24 giờ và tiếp theo giữ tươi được 4- 5 ngày

3.2.9 Bảo quản nguyên liệu bằng các chất chống oxy hoá

- Trong quá trình bảo quản tươi nguyên liệu và các sản phẩm thuỷ sản khác thường hay sản sinh ra hiện tượng khê khét, ôi thối Nguyên nhân là do oxy hoá, đốt cháy mỡ sinh ra Vì vậy muốn ngăn cản hiện tượng đó cần có các chất chống oxy hoá

- Hiện nay, các chất chống oxy hoá thường hay sử dụng là acid xitric, acid tactric, acid ascorbic, acid glutamic, …

- Các chất chống oxy hoá không có khả năng phục hồi lại các chất béo đã bị hỏng mà chỉ có tác dụng chống sự oxy hoá hoặc để chống oxy hoá Nếu sử dụng với liều lượng quá cao thì kết quả có khi có tác dụng ngược lại

- Các chất chống oxy hoá phải không độc, không ảnh hưởng đến trạng thái và mùi vị của nguyên liệu cũng như thực phẩm, phải là chất có khả năng hoà tan và phân tán đồng đều trong khối nguyên liệu và thực phẩm bảo quản

3.3 Liên hệ thực tế trong sản xuất

Chương IV NGUYÊN LÝ BẢO QUẢN THỰC PHẨM THỦY SẢN THỨ BA

4.1 Khái quát về nguyên lý bảo quản thứ ba

“Bảo quản thực phẩm bằng cách tiêu diệt những mầm mống gây hư hỏng thực phẩm”

Khi sản phẩm thực phẩm có nguy cơ tiềm ẩn những vi sinh vật gây hại, để bảo quản cũng như kéo dài thời gian sử dụng của sản phẩm, chúng ta áp dụng nguyên lý thứ ba này để tiêu diệt hoàn toàn hay còn lại một lượng nhỏ không gây hại Nguyên lý này được thể hiện trong các phương pháp sử dụng nhiệt độ cao, tia bức xạ…

4.2 Các phương pháp áp dụng nguyên lý bảo quản thứ ba

Đối với việc áp dụng nguyên lý bảo quản thực phẩm thứ ba, nhằm tiêu diệt những mầm mống gây hư hỏng thực phẩm như vi sinh vật và tùy theo vào những mức độ khác nhau,

có các biện pháp như sau:

+ Xử lý chế biến ở nhiệt độ cao (chần, hấp, đun nóng):

Phương pháp này được áp dụng nhằm mục đích xử lý sơ bộ nguyên liệu trong quá trình chế biến Phương pháp này chỉ thực hiện trong khoảng thời gian ngắn nên chỉ có khả năng ức chế một phần vi sinh vật và enzyme tồn tại trong thực phẩm

* Tiêu diệt một phần vi sinh vật và enzyme, kéo dài thời gian bảo quản

Tuy nhiên, sản phẩm thanh trùng vẫn còn chứa vi sinh vật và có khả năng phát triển khi có điều kiện thuận lợi, nên hạn chế thời gian bảo quản

+ Tiệt trùng:

Là quá trình xử lý thực phẩm ở nhiệt độ cao (≥121oC) trong thời gian khoảng 15 phút,

vì vậy sẽ tiêu diệt hoàn toàn tổ chức vi sinh vật Tuy nhiên, trong quá trình tiệt trùng có thể làm thay đổi tính chất của sản phẩm nên có một số sản phẩm không cần tiệt trùng hoàn toàn, chỉ cần đảm bảo được chất luợng sản phẩm

4.2.1 Sử dụng nhiệt độ cao trong xử lý nguyên liệu thủy sản

4.2.1.1 Chần, hấp, đun nóng

4.2.1.2 Chiên (Rán)

4.2.2 Áp dụng quá trình thanh trùng nhiệt

4.2.3 Bảo quản nguyên liệu bằng tia bức xạ điện ly

Dùng bức xạ điện ly để bảo quản nguyên liệu là một phương pháp mới và có nhiều ưu việt hơn các phương pháp khác Vì không tăng nhệt độ mà vẫn tiêu diệt được vi sinh vật mà không làm thay đổi tính chất của sản phẩm nên được sử dụng trong bảo quản rất tốt

Tia bức xạ là các tia có tính phóng xạ khi xuyên thấu qua một vật chất có tác dụng làm cho các phân tử, nguyên tử trong thành phần cấu tạo vật chất đó phát sinh hiện tượng điện ly Người ta gọi các tia này là tia bức xạ điện ly

Tia bức xạ điện ly sử dụng phải đảm bảo 3 yêu cầu:

- Sau khi chiếu không làm cho nguyên liệu mang tính phóng xạ

- Phải có năng lượng bức xạ lớn

- Có sức xuyên thấu vào thực phẩm mạnh

Hiện nay thường sử dụng các tia bức xạ là tia gamma (), rồi đến tia bê- ta () và các tia khác cũng được dùng như tia X (Rơnghen), tia an- pha, tia tử ngoại, …

Nguyên lý tiêu diệt vi sinh vật:

Khi chiếu tia bức xạ điện ly vào thực phẩm có 2 tác dụng:

+ Tác dụng gián tiếp: Tia bức xạ điện ly đi vào cơ thể vi sinh vật làm cho nước bị điện ly hoặc bị điện giải hóa học

Khi lượng bức xạ sử dụng nhỏ, vi sinh vật sẽ bị ức chế

Hiệu quả sát trùng phụ thuộc vào những yếu tố sau:

+ Loại tia bức xạ

+ Liều lượng

+ Thời gian chiếu xạ

+ Loại và lượng vi sinh vật ( Cấu trúc cơ thể vi sinh vật càng đơn giản, khả năng chịu đựng tia bức xạ càng tốt, bào tử có khả năng chịu đựng tốt hơn tế bào sinh dưỡng)

+ Điều kiện môi trường chiếu xạ

4.3 Liên hệ thực tế trong sản xuất

Năng lượng bức xạ

Phần III NGUYÊN LÝ CÁC QUÁ TRÌNH CHẾ BIẾN THỦY SẢN

CHƯƠNG V NHỮNG NGUYÊN LÝ CƠ BẢN TRONG CHẾ BIẾN THỰC PHẨM

5.1 TÍNH CHẤT CẢM QUAN VÀ GIÁ TRỊ DINH DƯỠNG CỦA THỰC PHẨM

5.1.1 Tính chất cảm quan:

Đối với người tiêu dùng, tính chất cảm quan của thực phẩm là tính chất quan trọng nhất, tính chất cảm quan gồm cấu trúc, mùi vị, hình dạng và màu sắc Những tính chất này xác định những sở thích riêng đối với từng loại sản phẩm Những sự khác biệt nhỏ giữa các nhãn hiệu của những sản phẩm giống nhau cũng ảnh hưởng đáng kể đến khả năng chấp nhận của sản phẩm Các nhà sản xuất phải luôn tìm cách cải tiến công nghệ chế biến để duy trì hoặc tạo ra các tính chất cảm quan mong muốn cho các sản phẩm thực phẩm đồng thời giảm bớt hư hỏng gây ra do các quá trình chế biến

5.1.1.1 Cấu trúc

Cấu trúc của thực phẩm xác định bằng độ ẩm, hàm lượng chất béo, dạng và hàm lượng carbohydrate cấu trúc (cellulose, tinh bột, các hợp chất pectin) và protein Thông thường cấu trúc của thực phẩm bị thay đổi là do sự giảm hàm lượng ẩm hoặc chất béo, do sự tạo thành hay phá vở các chất nhũ hóa, do sự thủy phân các carbohydrate hoặc do thủy phân hay đông

tụ protein

5.1.1.2 Mùi vị

Vị thực phẩm bao gồm các vị mặn, ngọt đắng và chua Những tính chất này được xác định bằng công thức cấu tạo và hầu như không thay đổi trong khi chế biến, ngoại trừ một số quá trình như quá trình hô hấp của thực phẩm tươi hoặc trong quá trình lên men (thay đổi độ acid và vị ngọt)

Thực phẩm tươi cũng chứa đựng hổn hợp những phức chất dễ bay hơi những chất này thường tạo ra mùi thơm Những hợp chất này có thể bị hao hụt trong khi chế biến làm giảm cường độ mùi thơm hoặc tạo ra những mùi khác Những hợp chất mùi (chất dễ bay hơi) cũng

có thể được sinh ra dưới tác động của nhiệt, phóng xạ ion, sự oxy hóa hoặc của enzyme đối với protein, chất béo và carbohydrate

Ví dụ : các sản phẩm của phản ứng Maillard giữa amino acid và đường khử hay nhóm carbonyl, các sản phẩm của sự phân giải chất béo thành acid béo và sự chuyển hóa tiếp theo thành aldehyde, ester và alcohol Mùi của thực phẩm mà chúng ta cảm nhận là do sự phối hợp phức tạp của hàng trăm hợp chất, một số hợp chất này có tính tương hổ

5.1.1.3 Màu sắc

Màu sắc cũng là một trong những yếu tố thể hiện giá trị cảm quan của thực phẩm Màu sắc tự nhiên của thực phẩm có thể bị thay đổi do tác động của các quá trình chế biến nhiệt, sự thay đổi pH hoặc do sự oxy hóa trong khi tồn trữ Màu tổng hợp thường có tính ổn định cao hơn đối với tác động của nhiệt, pH và ánh sáng thường được thêm vào để duy trì màu của một số loại thực phẩm Một số phản ứng hóa học (phản ứng Maillard) có thể tạo màu mong muốn (làm bánh, chiên ) hoặc màu xấu trong khi sấy, đóng hộp

Oxy hóa là nguyên nhân quan trọng thứ hai làm thay đổi dinh dưỡng thực phẩm Quá trình này xảy ra khi thực phẩm tiếp xúc với không khí hay do tác động nhiệt hoặc enzym oxy hóa như peroxidase, lipoxygenase Những ảnh hưởng chính của quá trình oxy hóa là :

 Sự phân hủy chất béo thành hydroperoxide và những phản ứng tiếp theo tạo thành những hợp chất carbonyl, hydroxy, và các acid béo mạch ngắn và trong dầu chiên tạo thành độc tố

 Sự phá hủy các vitamin nhạy cảm với oxy

5.2 CÂN BẰNG VẬT CHẤT VÀ NĂNG LƯỢNG :

Cân bằng vật chất và năng lượng rất quan trọng trong công nghệ thực phẩm Sự cân bằng vật chất là nền tảng để điều khiển quá trình chế biến, đặc biệt là trong việc điều khiển năng suất của sản phẩm

Định luật bảo toàn khối lượng được biểu diễn:

Khối lượng vào = khối lượng ra+khối lượng trữ lại Nguyên liệu= Sản phẩm+chất thải ra+vật chất trữ lại

∑mR = ∑mp+∑ mw+∑ms

Trong đó ∑mR : Tổng khối nguyên liệu

∑mp: Tổng khối sản phẩm ∑ mw: Tổng khối chất thải ra

∑ms: Tổng khối trữ lại trong sản phẩm

Nếu không có sự biến đổi hóa học xảy ra trong quy trình, định luật bảo toàn khối lượng sẽ được áp dụng cho mỗi phần tử, đối với phần tử A, được biểu diễn như sau:

mA trong nguyên liệu = mA trong sản phẩm+mA trong chất thải+mA trữ trong quy trình Tuy nhiên trong thực tế, có sự biến đổi trong quá trình chế biến, vì vậy phương trình được biểu diển như sau:

Năng lượng vào= Năng lượng ra+ năng lượng tích trữ

Cân bằng năng lượng thông thường rất phức tạp do các dạng năng lượng có thể chuyển đổi qua lại, ví dụ như cơ năng chuyển hóa thành nhiệt năng, tuy nhiên về mặt tổng quan là cân bằng

5.3 CƠ HỌC LƯU CHẤT:

Vật liệu được sử dụng trong công nghệ thực phẩm thường ở các thể rắn, lỏng và khí Đối với thực phẩm lỏng, dạng bột mịn, dạng rời nhỏ… được xem như là lưu chất và được vận chuyển bởi hệ thống ống dẫn hoặc thiết bị trong các công đoạn sản xuất Đối với dạng khí cũng mang tính chất và tuân theo những quy luật như chất lỏng trong tính toán và chúng được xem là chất lỏng chịu nén ép (hay còn gọi là chất lỏng đàn hồi) do chúng có độ chịu nén ép rất lớn và hệ số giãn nở thể tích rất cao Việc nghiên cứu về lưu chất mang tính chất rất quan trọng trong công nghệ chế biến thực phẩm, chúng được chia thành:

 Tĩnh lực học chất lỏng: Nghiên cứu các định luật cân bằng và tác dụng của chất

lỏng lên các vật thể rắn ở trạng thái yên tĩnh khi tiếp xúc với nó

 Động lực học chất lỏng: Nghiên cứu các định luật chuyển động của chất lỏng và

tác dụng của chất lỏng đang chuyển động lên các vật rắn cùng chuyển động hay đứng yên khi tiếp xúc với nó

5.3.1 Tĩnh lực học chất lỏng

Đặc tính của tĩnh lực học của chất lỏng là áp suất tác động lên bình chứa Áp suất này phụ thuộc vào khối lượng riêng của chất lỏng, độ sâu hoặc khối lượng của lưu chất trong bình chứa Lưu chất ở đáy bình chứa sẽ chịu áp lực cao hơn ở trên bề mặt, do bởi tác động của khối lượng chất lỏng bên trên Việc này rất quan trọng trong thiết kế các bồn chứa, thiết bị sản xuất, bảo đảm việc sử dụng chất liệu chịu lực chính xác cho thiết bị Áp lực này cũng ảnh hưởng đến nhiệt độ sôi của chất lỏng, điều này quan trọng trong thiết kế các thiết bị bốc hơi

cô đặc

5.3.2 Động lực học chất lỏng

Trong quá trình vận chuyển lưu chất trong hệ thống ống dẫn, thiết bị sản xuất sẽ dẫn đến

sự thất thoát năng lượng, sinh ra ma sát và làm thay đổi thế năng, động năng cũng như là năng lượng dưới dạng áp suất Việc tổn thất này ảnh hưởng bởi nhiều nhân tố gồm: tỷ trọng, độ nhớt của chất lỏng, chiều dài, đường kính ống dẫn cũng như số lượng co, van trong hệ thống ống Năng lượng của dòng lưu chất có thể được bổ sung bằng cách bơm, hoặc bằng cách gia nhiệt lưu chất Để tính toán cân bằng năng lượng của lưu chất chuyển động trong đường ống, ảnh hưởng của van hay của những ống nối (co) đối với lưu lượng hay áp suất tạo ra do bơm thường sử dụng phương trình Bernoulli như sau:

c Chế độ chảy rối

Hình 3.2 Các chế độ của dòng lưu chất

Trong bất kỳ hệ thống lưu chất nào cũng tồn tại một lớp màng mỏng lưu chất ở giữa bề mặt và lưu chất chuyển động trên đó Bề dầy lớp màng mỏng này ảnh hưởng bởi vận tốc, độ nhớt, khối lượng riêng và nhiệt độ lưu chất Những lưu chất chuyển động ở vận tốc thấp hay những lưu chất có độ nhớt cao khi chuyển động có thể xem như một dãy những lớp mỏng chuyển động chồng lên nhau riêng biệt Điều này tạo ra sự chuyển động của lưu chất gọi là chảy tầng Đối với trong đường ống, lưu chất có tốc độ cao nhất ở trung tâm và bằng không ở thành ống, và khi vận tốc của lưu chất vượt qua một vận tốc nào đó tùy thuộc vào tính chất của lưu chất và đường ống, những lớp mỏng lưu chất ở trạng thái chảy tầng trộn lẩn vào nhau

và tạo thành dòng chảy xoáy rối, mặc dù lớp màng mỏng ngoài cùng vẫn giữ tính chất chảy tầng Khi vận tốc lưu chất càng cao thì tính chất chảy xoáy rối càng lớn và lớp ngoài cùng càng mỏng

Tính chất của dòng chảy được đặc trưng bằng số không thứ nguyên gọi là chuẩn số Reynold được xác định theo biểu thức sau:





Dv

ReTrong đó D: đường kính ống dẫn (m)

-Re<2100: Dòng chảy của lưu chất là dòng chảy tầng

-Re>4000: Dòng chảy của lưu chất là dòng chảy xoáy rối

-2100<Re<4000: Trạng thái dòng chảy của lưu chất được gọi là trạng thái chuyển tiếp, lưu chất có thể ở trạng thái chảy tầng hoặc chảy rối tùy từng thời điểm khác nhau

Những tính chất khác nhau này của dòng lưu chất có liên quan đến quá trình truyền nhiệt và phối trộn; dòng chảy xoáy rối tạo ra những lớp lưu chất mỏng hơn làm cho tốc độ truyền nhiệt cao hơn Ứng dụng trong tính toán các quá trình truyền nhiệt trong ống dẫn và bề mặt Chuẩn số Reynold có thể sử dụng để tính năng lượng cần thiết cho bơm và thiết bị phối trộn, ứng dụng trong các quá trình nghiền và phối trộn

Lớp màng mỏng

Trong dòng chảy xoáy rối, những phần tử lưu chất chuyển động theo mọi hướng và những chất rắn duy trì trong dạng huyền phù dễ dàng hơn làm giảm sự tạo thành những chất lắng (cáu cặn) trong thiết bị truyền nhiệt và ngăn cản chất rắn lắng trong đường ống Đối với dòng chảy tầng, thời gian lưu lại của những phần tử riêng biệt sẽ dài hơn trong đường ống Điều này rất quan trọng khi tính toán thời gian lưu lại cần thiết để xử lý nhiệt thực phẩm lỏng

vì cần thiết phải bảo đảm tất cả các phần của thực phẩm nhận được lượng nhiệt đúng yêu cầu

Lưu chất chảy xoáy rối sẽ gây ra mất mát năng lượng do ma sát hơn là lưu chất chảy tầng do đó cần phải nhận năng lượng nhiều hơn do bơm cung cấp

5.4 TRUYỀN NHIỆT

5.4.1 Khái niệm chung

Hầu hết các quá trình chế biến thực phẩm đều liên quan đến quá trình truyền nhiệt vào bên trong hay lấy nhiệt ra khỏi thực phẩm Nhiệt có thể được truyền theo 3 phương pháp là dẫn nhiệt, đối lưu nhiệt và bức xạ nhiệt:

+ Bức xạ nhiệt: là sự truyền nhiệt bằng sóng điện từ

+Dẫn nhiệt: là sự di chuyển nhiệt bởi quá trình truyền năng lượng phân tử trực tiếp vào

bên trong vật rắn (ví dụ như bao bì hay thực phẩm rắn)

+ Đối lưu nhiệt: là sự truyền nhiệt bởi nhóm các phân tử di chuyển do sự khác nhau về

khối lượng riêng (như đốt nóng không khí) hoặc do kết quả của sự khuấy trộn (khuấy chất lỏng)

Trong hầu hết các ứng dụng cả 3 dạng truyền nhiệt cùng xảy ra đồng thời trong đó 1 dạng giữ vai trò chủ yếu và quan trọng hơn 2 dạng còn lại

5.4.2 Cơ chế của quá trình truyền nhiệt

Quá trình truyền nhiệt ổn định: xảy ra khi có sự biến thiên nhiệt độ là hằng số giữa hai vật

liệu Lượng nhiệt truyền vào cân bằng với lượng nhiệt thoát ra bên ngoài vật liệu và không có

sự thay đổi nhiệt độ của vật liệu Ví dụ như trong quá trình này là khi lượng nhiệt được truyền qua tường của kho lạnh trong khi nhiệt độ của kho và nhiệt độ môi trường không thay đổi (hằng số) hoặc trong các quá trình liên tục khi các điều kiện hoạt động đã được ổn định Tuy nhiên, hầu hết các ứng dụng trong chế biến thực phẩm nhiệt độ của thực phẩm, nhiệt độ môi trường (làm lạnh hoặc gia nhiệt) liên tục thay đổi và vì vậy thường là các quá trình truyền nhiệt là không ổn định và việc tính toán truyền nhiệt ở những điều kiện này rất phức tạp Để đơn giản khi tính toán cần phải có các giả thiết ban đầu và trong một số trường hợp cần phải

sử dụng đồ thị thực nghiệm để giải quyết cho ra kết quả gần đúng

Dẫn nhiệt ổn định: Lượng nhiệt được truyền bằng dẫn nhiệt được xác định bởi sự khác

biệt nhiệt độ giữa thực phẩm và môi trường, và nhiệt trở đối với quá trình Nhiệt trở đối với quá trình được biểu diển như là độ dẫn của vật liệu hay hệ số dẫn nhiệt

Trong điều kiện ổn định, lượng nhiệt được truyền do dẫn nhiệt được xác định theo công thức như sau:

x

kA

Q (12)

Trong đó: Q: lượng nhiệt truyền (J/s)

k: Hệ số dẫn nhiệt (J/m.s.K) hoặc (W/m.K) A: Diện tích bề mặt (m2

)

θ1- θ2: Biến thiên nhiệt độ (o

C, K) x: Độ dày vật liệu (m)

Thông thường, mặc dù thép không gỉ dẫn nhiệt kém hơn nhiều lần so với nhôm, nhưng khả năng phản ứng hóa học rất kém so với các kim loại khác đặc biệt đối với các thực phẩm

có tính acid, vì vậy thường được sử dụng để chế tạo thiết bị trong chế biến thực phẩm nhất là những thiết bị tiếp xúc trực tiếp với thực phẩm

Hệ số dẫn nhiệt của thực phẩm ảnh hưởng bởi nhiều nhân tố liên quan đến tính chất của thực phẩm (như cấu trúc tế bào, lượng không khí giữa các tế bào, hàm lượng ẩm), nhiệt độ và

áp suất môi trường Sự giảm hàm ẩm dẫn đến sự giảm hệ số dẫn nhiệt, điều này quan trọng trong việc ứng dụng trong các quá trình chế biến như sự dẫn nhiệt vào trong thực phẩm để tách nước (ví dụ như quá trình sấy, chiên, sấy lạnh )

Dẫn nhiệt ở trạng thái không ổn định: Trong suốt quá trình chế biến, nhiệt độ bên trong

thực phẩm ở một thời điểm được cho phụ thuộc vào thời gian gia nhiệt hay làm nguội và vị trí của thực phẩm, vì vậy nhiệt độ này thay đổi liên tục Những yếu tố ảnh hưởng đến sự thay đổi nhiệt độ là:

1 Nhiệt độ môi trường

2 Hệ số dẫn nhiệt của thực phẩm

3 Nhiệt dung riêng của thực phẩm

Hệ số khuếch tán nhiệt liên hệ với hệ số dẫn nhiệt, nhiệt dung riêng và khối lượng riêng của thực phẩm như sau:

c

k a



Trong đó: a: Hệ số khuếch tán nhiệt (m2

/s)

k: Hệ số dẫn nhiệt (W/m.K) ρ: Khối lượng riêng (kg/m3

) c: Nhiệt dung riêng (J/kg.K) Phương trình cơ bản trong dẫn nhiệt bất ổn định như sau:

2

2

.d

dx c

k dt



Trong đó dθ/dt: Biến thiên nhiệt độ theo thời gian

Đối lưu nhiệt: Khi một lưu chất thay đổi nhiệt độ sẽ dẫn đến thay đổi khối lượng riêng

và tạo ra quá trình đối lưu nhiệt tự nhiên (thí dụ như sự chuyển động của lưu chất bên trong

đồ hộp trong thời gian tiệt trùng, quá trình bốc hơi cô đặc, sự dịch chuyển của dòng không khí) Sự đối lưu cưỡng bức xãy ra khi máy khuấy hay quạt được sử dụng để khuấy trộn lưu chất Quá trình này sẽ làm cho tốc độ truyền nhiệt cao hơn và phân bố lại nhiệt độ nhanh hơn

Do đó đối lưu cưỡng bức được sử dụng rộng rãi hơn đối lưu tự nhiên trong công nghiệp chế biến thực phẩm Ví dụ trong quá trình phối trộn, sấy, bơm chất lỏng trong hệ thống trao đổi nhiệt

Khi chất lỏng hoặc khí được sử dụng làm môi chất, lượng nhiệt truyền từ bề mặt lưu chất đến bề mặt thực phẩm được tính theo công thức sau:

Q = hs.A(θb- θs) Trong đó: Q: lượng nhiệt truyền (J/s)

số vật liệu như sau

Bảng 4.1 Giá trị hệ số truyền nhiệt bề mặt

Thanh trùng

Cô đặc Lạnh đông, nướng Trữ lạnh

Theo bảng dữ liệu trên nhận thấy truyền nhiệt qua không khí thì chậm hơn truyền nhiệt qua lưu chất lỏng Vì vậy thiết bị trao đổi nhiệt sử dụng không khí làm chất tải nhiệt sẽ có kích thước lớn hơn khi sử dụng hơi nước Sự hiện diện của không khí trong hơi nước cũng làm giảm quá trình truyền nhiệt Điều này rất quan trọng trong việc ứng dụng trong quá trình ghép mí đồ hộp, việc dùng hơi nước phải bảo đảm là hơi bảo hòa đạt được bởi sự kiểm soát nhiệt độ và áp suất

Hệ số truyền nhiệt bề mặt tùy thuộc vào tính chất vật lý của lưu chất (như khối lượng riêng, độ nhớt, nhiệt dung riêng), tỷ trọng, sự chênh lệch nhiệt độ, chiều dài hoặc đường kính vật thể Để đặc trưng cho các yếu tố này thường dùng các chuẩn số không thứ nguyên

Chuẩn số Nusselt

k

D h

Trong đó hc: Hệ số đối lưu nhiệt trên bề mặt lỏng-rắn (W/m2

.K) D: Kích thước (chiều dài, đường kính) (m)

k: Hệ số đối lưu nhiệt của lưu chất (W/m.K)

cp: Nhiệt dung riêng ở áp suất không đổi (J/kg.K)

ρ: khối lượng riêng (kg/m3)

μ: Độ nhớt (Ns/m2)

g: gia tốc trọng trường (m/s2)

β: Hệ số giãn nở nhiệt (mm-1.K-1)

Δθ: Biến thiên nhiệt độ (K)

Đối với trường hợp chảy tầng trong ống

Nu= 1.62(Re.Pr

L

D

)0.33Với L: chiều dài ống dẫn, khi (Re.PrD/L)> 120 và tất cả các tính chất vật lý được đo ở nhiệt độ trung bình của môi trường

Đối với chế độ chảy rối trong ống

D3ρ2gβΔθ

μ2